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Interview mit Prof. Tobias Reimann zur Wasserstoff-Forschung an der TU Ilmenau | November 2020

"Wasserstoff hat ein enormes Forschungspotential."

(Foto: Eleonora Hamburg)

Guten Tag Prof. Reimann, dieses Jahr hat die Bundesregierung eine Nationale Wasserstoffstrategie veröffentlicht. Warum rückt dieser Energieträger jetzt in den Fokus der Industrie und Forschung?

Reimann: Wasserstoff ist ein sehr interessanter Energieträger. Er ist ökologisch und man kann ihn mit bekannten, aber auch neu zu entwickelnden Verfahren sehr gut herstellen. Man kann ihn speichern, transportieren, in verschiedene Energiemedien verwandeln und vielseitig anwenden. Damit ist Wasserstoff nicht nur ein Schlüsselelement bei der Energiewende, sondern auch bei der Mobilitätswende. Zudem ist Wasserstoff ein wichtiges chemisches Element in vielen Verfahrenstechniken - hier besteht die Schnittstelle zur verfahrenstechnischen Industrie. Die internationalen Forschungsprojekte zu Wasserstoff laufen jedoch schon mindestens seit 20 Jahren.

Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger, um die Energiewende zu realisieren. In welchen Bereichen wird dieser Energieträger eingesetzt?

Reimann: Meist wird Wasserstoff im Zusammenhang mit Mobilitätsfragen diskutiert. Man hört sehr viel über Autos, Züge oder Busse, die auf Basis von Wasserstoff fahren. In Wirklichkeit ist das Anwendungsfeld viel breiter.

Wasserstoff ist auch ein hochinteressantes Speichermedium in Verbindung mit der Nutzung regenerativer Energien wie Sonne und Wind. Sie sind volatile Energieträger, die stark schwanken und deshalb Speicher erforderlich machen. Wasserstoff kann Energie speichern. Es gibt schon heute sehr interessante Energieversorgungskonzepte für Eigenheime, wo man im Sommer das Überangebot an Sonne und Wind ausnutzt und daraus Wasserstoff erzeugt. Diesen speichert man und nutzt im Winter diese Reserven, um für das Haus wieder Strom und Wärme zu erzeugen. Denn: Wasserstoff lässt sich leicht und lange speichern und in verschiedene Größen wie Wärme oder Elektroenergie rückverwandeln.

Wo wird Wasserstoff noch verwendet?

Reimann: Eine weitere Anwendung findet sich bei Verfahrenstechniken in der Industrie. Es gibt dort zum Beispiel Verfahren, bei denen sehr viel Kohlenstoffdioxid ausgestoßen wird. Dazu gehört die Baustoffindustrie. Bei Prozessen zur Herstellung von Kalk oder Zement entsteht viel C02. Die Unternehmen müssen sich inzwischen mit C02-Zertifikaten an den Kosten der Emissionen beteiligen und diese Kosten auf den Preis der Baustoffe umlegen. Die Abgase bei den Herstellungsprozessen kann man mit Wasserstoff versetzen, der das C02 bindet. Es entsteht Methan, das wiederum als Nutzgas in die Prozesse einfließen kann.

Stationäre Anwendungen sind weitere Nutzungsmöglichkeiten von Wasserstoff. Man kann auf der Basis von Wasserstoff Notstromaggregate realisieren. Man muss sich dazu Wasserstofftanks vorstellen. Unter Zugabe von Sauerstoff wandeln Brennstoffzellen den Wasserstoff in Elektroenergie um. Damit kann man beispielsweise lokale Stromversorgungen für abgelegene Verbraucher bauen. Wissenschaftliche Messstationen aber auch IT-Systeme gehören dazu.

An der TU Ilmenau wird zu Wasserstoff geforscht. Was macht Wasserstoff so interessant für die universitäre Forschung?

Reimann: Das Forschungsfeld Wasserstoff ist für Universitäten so interessant, weil man angefangen von den naturwissenschaftlichen Grundlagen bishin zu ingenieurtechnischen Gesamtsystemen die gesamte Breite in den Blick nehmen muss. Man kann sehr viele Fachgebiete einbeziehen, weil viele Detailthemen zu erforschen sind. Und man muss interdisziplinär zusammenarbeiten. Die Teams sind aus Wissenschaftlern verschiedener Fachgebiete und Fakultäten zusammengesetzt.An der TU Ilmenau sind sehr viele Fachgebiete in die Forschung eingebunden und arbeiten interdisziplinär zusammen. Ich sehe enormes Forschungspotenzial an der TU Ilmenau im ingenieurwissenschaftlichen Bereich. Deshalb ist eine zentrale Koordinierung über die fakultätsübergreifenden Institute und Kompetenzzentren an der TU Ilmenau sehr wichtig.

Wie lange beschäftigen sich Wissenschaftler der TU Ilmenau bereits mit Wasserstoff?

Reimann: An der TU Ilmenau forschen wir mindestens seit 15 Jahren an diesem Thema.

Forschern der TU Ilmenau ist es gelungen, einen internationalen Weltrekord bei der solaren Wasserspaltung aufzustellen. Wie wird Wasserstoff bei diesem Verfahren erzeugt?

Reimann: Der meiste Wasserstoff, der heute hergestellt wird, wird in so genannten Elektrolyseur-Anlagen produziert. Dabei wird Wasser unter Zuführung elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

Bei der Foto-Elektrochemischen Erzeugung, auch solare Wasserspaltung genannt, wird mit Hilfe von Sonnenenergie Wasser gespalten. Die Fotosynthese wird technisch nachgebildet. Auf diesem Gebiet arbeitet Prof. Thomas Hannappel am Fachgebiet Grundlagen von Energiematerialien. Auch Prof. Andreas Bund beschäftigt sich am Fachgebiet Elektrochemie und Galvanotechnik mit der solaren Wasserspaltung.

Wie weit ist die Forschung zu Wasserstoff an anderen Thüringer Hochschulen und könnten Sie sich eine Zusammenarbeit mit diesen vorstellen?

Reimann: Die Friedrich-Schiller-Universität Jena mit ihren leistungsstarken Instituten erforscht ebenfalls Wasserstoff, aber ganz klar mit einem naturwissenschaftlichen Schwerpunkt. Ich glaube, dass hier eine Zusammenarbeit sehr fruchtbar sein kann.

An der Bauhaus Universität Weimar gibt es eine Professur Energiesysteme, geleitet von Prof. Mark Jentsch. Er beschäftigt sich mit urbanen Infrastruktursystemen der Zukunft. Besonders in urbanen Ballungsräumen spielt das Thema regenerative Energie und die Nutzung von Wasserstoff eine sehr große Rolle. Prof. Jentsch koordiniert in Thüringen einige Aktivitäten zu Wasserstoff und ich selbst arbeite mit ihm in einigen Projekten zusammen. Die Frage, wie nachhaltige Mobilität und Energieversorgung in unsere Städte und ländlichen Strukturen integriert werden kann, ist hier sehr relevant.

Darüber hinaus gehen anwendungsnahe Forschungsinstitute wie die Fraunhofer Institute sowie Fachhochschulen insbesondere Detailfragen zum Forschungsthema Wasserstoff nach.

Wie sieht es in der Thüringer Industrie aus?

Reimann: Es ist sehr interessant zu beobachten, dass sich sowohl auf dem Gebiet der Industrie als auch im kommunalen Bereich sehr viele Akteure dem Thema Wasserstoff angenommen haben. Wir haben in Thüringen Unternehmen, die zum Beispiel Elektrolyseure, Leitungselektronik, Steuerungs- und Regelungstechnik, Sensoren oder Wasserstoff-Tankstellen für PKWs entwickeln und fertigen. In Ilmenau alleine gibt es zwei Firmen, die Leistungselektronik-Systeme entwickeln und herstellen, die man für den Betrieb von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen einsetzen kann.

 

Das Interview führte Eleonora Hamburg.